DE1086070B - Temperature sensor filled with pressure medium - Google Patents

Temperature sensor filled with pressure medium

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DE1086070B
DE1086070B DER19370A DER0019370A DE1086070B DE 1086070 B DE1086070 B DE 1086070B DE R19370 A DER19370 A DE R19370A DE R0019370 A DER0019370 A DE R0019370A DE 1086070 B DE1086070 B DE 1086070B
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temperature
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liquid
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volume
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Pending
Application number
DER19370A
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German (de)
Inventor
James Urban Daly
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robertshaw Controls Co
Original Assignee
Robertshaw Fulton Controls Co
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Application filed by Robertshaw Fulton Controls Co filed Critical Robertshaw Fulton Controls Co
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/01—Control of temperature without auxiliary power
    • G05D23/02—Control of temperature without auxiliary power with sensing element expanding and contracting in response to changes of temperature
    • G05D23/08—Control of temperature without auxiliary power with sensing element expanding and contracting in response to changes of temperature with bimetallic element
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K5/00—Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material
    • G01K5/32—Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material the material being a fluid contained in a hollow body having parts which are deformable or displaceable
    • G01K5/44—Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material the material being a fluid contained in a hollow body having parts which are deformable or displaceable the body being a cylinder and piston
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • G05D23/30—Automatic controllers with an auxiliary heating device affecting the sensing element, e.g. for anticipating change of temperature
    • G05D23/32—Automatic controllers with an auxiliary heating device affecting the sensing element, e.g. for anticipating change of temperature with provision for adjustment of the effect of the auxiliary heating device, e.g. a function of time

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Description

DEUTSCHESGERMAN

Es ist bekannt, als Temperaturfühler mit Druckmittel gefüllte Kolben zu verwenden, an die ein Ausdehnungskörper als Meß- oder Stellwerk über eine Kapillarrohre angeschlossen wird.It is known to use pistons filled with pressure medium as temperature sensors to which an expansion body is attached is connected as a measuring or signal box via a capillary tube.

Der Temperaturfühler, die Kapillarrohre und der Ausdehnungskörper bilden ein geschlossenes System, welches meist mit unter Druck stehender Flüssigkeit gefüllt ist.The temperature sensor, the capillary tubes and the expansion body form a closed system, which is usually filled with pressurized liquid.

Der Ausdehnungskörper müßte das einzige Bauteil in dem System sein, welches ein veränderliches Volumen hat. Nur dann würde das System eine einwandfreie Anzeige von Temperaturschwankungen liefern. Es ist jedoch bekannt, daß sich auch das Volumen des Temperaturfühlers mit den Temperaturschwankungen als Folge der Ausdehnung und Kontraktion seiner Wandung ändert. Auf diese Weise wird ein wesentlicher Fehler in das System eingeführt. Wenn die Temperatur des Temperaturfühlers zunimmt, vergrößert sich das Volumen der Flüssigkeit in seinem Innern, aber das Volumen des Temperaturfühlers nimmt ebenfalls um einen geringen Betrag zu. Auf diese Weise ist die Ausdehnung des Ausdehnungskörpers merklich kleiner als diejenige, die auftreten würde, wenn das Volumen des Temperaturfühlers konstant bliebe. Infolgedessen ergibt sich keine genaue Anzeige der Temperaturzunahme. Der gegenteilige Effekt tritt bei einer Temperaturabnahme auf.The expansion body would have to be the only component in the system that is a variable Has volume. Only then would the system properly display temperature fluctuations deliver. However, it is known that the volume of the temperature sensor also changes with the temperature fluctuations changes as a result of the expansion and contraction of its wall. In this way a major flaw is introduced into the system. As the temperature of the temperature sensor increases, the volume of the liquid increases inside, but the volume of the temperature sensor also decreases by a small amount Amount to. In this way the expansion of the expansion body is noticeably smaller than that which would occur if the volume of the temperature sensor remained constant. As a result, results there is no accurate indication of the temperature increase. The opposite effect occurs with a decrease in temperature on.

Ein weiterer Nachteil eines solchen Systems ist eine geringe Ansprechgeschwindigkeit gegenüber Temperaturschwankungen. Diese hängt ab von der Aufheizgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Innern des Temperaturfühlers. Es ergibt sich eine bestimmte Ansprechverzögerung, da die Wärme durch die Wände des Temperaturfühlers zu der Flüssigkeit in seinem Innern gelangen muß. Damit ist die Ansprechgeschwindigkeit proportional der Geschwindigkeit des Wärmedurchflusses durch die Wände des Temperaturfühlers und der Aufheizgeschwindigkeit der Flüssigkeit in seinem Innern.Another disadvantage of such a system is a slow response to temperature fluctuations. This depends on the heating rate of the liquid inside the temperature sensor. There is a certain delay in response, since the heat through the walls of the temperature sensor to the liquid in his Must get inside. The response speed is thus proportional to the speed of the Heat flow through the walls of the temperature sensor and the heating rate of the liquid inside.

Die vorerwähnten Nachteile lassen sich gemäß der Erfindung dadurch vermeiden, daß die Wand des mit Druckmittel gefüllten Kolbens aus Bimetall hergestellt und derart eingebogen ist, daß der Kolben einen konvex und einen konkav gekrümmten Teil aufweist, und daß die die Außenfläche des Kolbens bildende Bimetallhälfte den größeren Ausdehnungskoeffizienten hat.The aforementioned disadvantages can be avoided according to the invention in that the wall of the with Pressure medium-filled piston made of bimetal and is bent in such a way that the piston has a has convex and a concave curved part, and that the bimetal half forming the outer surface of the piston has the greater coefficient of expansion.

Durch diese Ausbildung des Kolbens kann man das Volumen des Temperaturfühlers praktisch unabhängig von Temperaturschwankungen machen, so daß zusätzliche Mittel für eine Kompensation von Volumenschwankungen des Temperaturfühlers nicht mehr notwendig sind. Es wird weiterhin erreicht, daß die An-Mit Druckmittel
gefüllter TemperaturfühlerWith this design of the piston, the volume of the temperature sensor can be made practically independent of temperature fluctuations, so that additional means for compensating for volume fluctuations of the temperature sensor are no longer necessary. It is also achieved that the on-with pressure medium
filled temperature sensor

Anmelder:Applicant:

Robertshaw-Fulton Controls Company,
Greensburg, Pa. (V. St. A.)Robertshaw-Fulton Controls Company,
Greensburg, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13Representative: Dr.-Ing. W. Reichel, patent attorney,
Frankfurt / M. 1, Parkstrasse 13th

Beanspruchte Priorität:
V. St v. Amerika vom 5. August 1955Claimed priority:
V. St v. America August 5, 1955

James Urban Daly, Youngwood, Pa. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt wordenJames Urban Daly, Youngwood, Pa. (V. St. Α.),
has been named as the inventor

Sprechgeschwindigkeit des Temperaturfühlers auf Temperaturschwankungen größer ist als die Aufheizgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Innern des Temperaturfühlers. Denn bei Temperaturanstieg z. B. dehnt sich der konvex gekrümmte Teil des Kolbens schneller aus als der konkav gekrümmte, was eine vorübergehende Volumenabnahme des Kolbens und somit ein schnelleres Ansprechen des Meß- oder Stellwerks zur Folge hat. Diese Vorhaltwirkung läßt sich noch verstärken, wenn der konkave Teil des Kolbens mit einem isolierenden Stoff ausgefüllt wird, der zweckmäßig biegsam ist.The speed at which the temperature sensor speaks to temperature fluctuations is greater than the rate at which it heats up the liquid inside the temperature sensor. Because when the temperature rises z. B. the convex curved part of the piston expands faster than the concave curved part, which is a temporary decrease in volume of the piston and thus a faster response of the measuring or control mechanism has the consequence. This lead effect can be increased if the concave part of the piston is filled with an insulating material that is expediently flexible.

Ein Ausführungsbeispiel wird an Hand der Zeichnung beschrieben. Die Figuren stellen darAn exemplary embodiment is described with reference to the drawing. The figures represent

Fig. 1 die Zusammenschaltung eines Temperaturfühlers mit dem zugehörigen Meß- oder Stellwerk,1 shows the interconnection of a temperature sensor with the associated measuring or signal box,

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt längs der Linie II-II der Fig. 1.FIG. 2 shows an enlarged cross section along the line II-II in FIG. 1.

Das Meß- oder Stellwerk ist als ausdehnungsfähige Membrandose 10 gezeigt, die zwei gerillte Membranen aufweist und durch eine Kapillarrohre 12 mit einem Temperaturfühler 14 verbunden ist. Ein Ende der Membrandose 10 ist mit einem mit Gewinde versehenen Stutzen 16 verbunden, mit dem die Membrandose 10 befestigt werden kann. Das andere Ende der Membrandose 10 trägt einen Stößel 18, der gegenüber dem festen Stutzen 16 in Abhängigkeit von der Ausdehnung oder Kontraktion der Membrandose 10 bewegt wird. Der Stößel 18 wird so angeordnet, daß er einen Schalter, ein Ventil od. dgl. betätigen kann. Der Stutzen 16 und die damit verbundene Membran be-The measuring or signal box is shown as an expandable diaphragm box 10, the two grooved membranes and is connected to a temperature sensor 14 by a capillary tube 12. An end to the Diaphragm box 10 is connected to a threaded connector 16 with which the diaphragm box 10 can be attached. The other end of the diaphragm can 10 carries a plunger 18, which is opposite the fixed connector 16 is moved depending on the expansion or contraction of the diaphragm box 10 will. The plunger 18 is arranged so that it can operate a switch, a valve or the like. Of the Nozzle 16 and the associated membrane

009 568/170009 568/170

Claims (3)

3 43 4 sitzen eine Bohrung, so daß Flüssigkeit von der beeinflußt worden ist. Auf diese Weise nimmt dersit a hole so that fluid has been affected by the. That way, the Kapillarrohre 12 in die Membrandose 10 fließen Temperaturfühler 14 die Ausdehnung der FlüssigkeitCapillary tubes 12 flow into the diaphragm box 10, temperature sensors 14 and the expansion of the liquid kann. in Abhängigkeit von der Temperaturzunahme vorweg,can. depending on the temperature increase in advance, Die Erfindung betrifft die Ausbildung des Tempe- und die Membrandose 10 dehnt sich sofort aus.The invention relates to the formation of the temperature and the diaphragm box 10 expands immediately. raturfühlers 14. Dieser Fühler 14 hat die Form eines 5 Der konvexe Teil 24 der Wandung bleibt in diesemtemperature sensor 14. This sensor 14 has the shape of a 5 The convex part 24 of the wall remains in this Rohres und besitzt ein- Ende 20 mit geringerem gekrümmten Zustand mit verringertem Volumen, wäh-Tube and has one end 20 with a less curved state with reduced volume, while Durchmesser, das mit einem Ende der Kapillarrohre rend die Wärme durch die Flüssigkeit hindurchdringtDiameter at which one end of the capillary tube rend the heat penetrates through the liquid 12 fest verbunden ist. Das andere Ende 22 des Tempe- und dieselbe schrittweise ausdehnt und zu gleicher12 is firmly connected. The other end 22 of the tempe- and the same gradually expands and at the same time raturfühlers 14 ist auch in seinem Durchmesser redu- Zeit den Teil 26 mit der konkaven Wandung aufheizt,temperature sensor 14 is also reduced in diameter, the part 26 with the concave wall heats up, ziert und offengelassen, damit das System mit einer io Da der konkave Isolierteil 26 allmählich auf die ver-adorned and left open so that the system can uuter Druck stehenden Flüssigkeit gefüllt werden größerte Temperatur aufgeheizt wird, verformt erIf the liquid is filled under pressure, it is heated to a higher temperature, it deforms kann, welche Volumenänderungen in Abhängigkeit von sich in solcher Weise, daß er der oben beschriebenencan what volume changes as a function of itself in such a way that he of the above-described Temperaturschwankungen unterworfen wird. Nach- Krümmung des konvexen Teiles 24 entgegenwirkt undIs subjected to temperature fluctuations. After-curvature of the convex part 24 counteracts and dem das System mit der Flüssigkeit angefüllt ist, die Stellen 30, 30 in Richtung auf ihre ursprünglichethe system is filled with the liquid, the points 30, 30 in the direction of their original kann das offene Ende 22 des Temperaturfühlers 14 15 Lage bewegt. Dadurch wird der Temperaturfühler 14the open end 22 of the temperature sensor 14 can move 15 position. As a result, the temperature sensor 14 für dauernd luftdicht verschlossen werden, z. B. durch wieder auf sein ursprüngliches Volumen gebracht.be permanently hermetically sealed, e.g. B. brought back to its original volume. Zusammenpressen seiner Wandung. Wenn sich das Volumen des Temperaturfühlers 14Compressing its wall. When the volume of the temperature sensor 14 Im folgenden wird auf die Einzelheiten der Fig. 2 auf seinem ursprünglichen Wert befindet, bestimmtIn the following, the details of Fig. 2 located at its original value are determined eingegangen. Der Temperaturfühler 14 ist aus einer der Zustand der ausgedehnten Flüssigkeit im Innernreceived. The temperature sensor 14 is made of one of the state of the expanded liquid inside Platte irgendeines bekannten bimetallischen Materials 20 der Kammer 23 die Einstellung der Membrandose 10.Plate of any known bimetallic material 20 of the chamber 23 the adjustment of the diaphragm box 10. hergestellt, wobei die Seite mit dem größten Aus- Auf diese Weise nimmt die Bimetall wandung desproduced, with the side with the largest dimension. In this way, the bimetal wall of the dehnungskoeffizienten die Außenseite des Temperatur- Temperaturfühlers 14 nur die Flüssigkeitsausdehnungexpansion coefficient the outside of the temperature sensor 14 only the liquid expansion fühlers 14 bildet. Der Temperaturfühler 14 bildet eine vorweg, bis die Flüssigkeit auf die vergrößerte Tem-sensor 14 forms. The temperature sensor 14 forms an advance until the liquid reaches the increased temperature Kamer 23 für die Flüssigkeit und eine Wandung mit peratur aufgeheizt ist, und sie beeinflußt nicht dieKamer 23 is heated for the liquid and a wall with temperature, and it does not affect the einem konvexen Teil 24 und einem konkaven Teil 26. 25 Sollstellung der Dose 10.a convex part 24 and a concave part 26. Der konkave Teil 26 bildet eine Auskehlung 28 und Nimmt man dagegen an, daß die Temperatur ab-The concave part 26 forms a groove 28 and, on the other hand, if one assumes that the temperature decreases zwei U-förmige Übergangsstellen zwischen den. Teilen nimmt, so ist zu erkennen, daß die umgekehrte Wir-two U-shaped transition points between the. Sharing, it can be seen that the opposite effect 24 und 26. kungsweise wie die oben beschriebene eintritt. Der24 and 26. Enter the same way as the one described above. Of the Wie in Fig. 1 zu sehen, ist der in Fig. 2 dargestellte konvexe Teil 24 der Wandung, welcher unmittelbarAs can be seen in FIG. 1, the convex part 24 of the wall shown in FIG. 2, which is directly Querschnitt über die gesamte Länge des Temperatur- 30 dem Zustand geringerer Temperatur ausgesetzt ist,Cross-section over the entire length of the temperature 30 is exposed to the state of lower temperature, fühlers 14 im wesentlichen symmetrisch. Da die Seite wird unmittelbar durch sie beeinflußt, und er biegtsensor 14 is substantially symmetrical. Because the side is directly affected by it, and he bends des bimetallischen Materials mit größerer Ausdehnung die Übergangsstellen 30 , 30 nach außen und ver-of the bimetallic material with greater expansion, the transition points 30, 30 to the outside and die Außenseite des Temperaturfühlers 14 bildet, be- größert damit das Volumen des Fühlers 24. Diesesforms the outside of the temperature sensor 14, thus increasing the volume of the sensor 24 wirkt eine Temperaturzunahme des Teiles 24 ein Um- vergrößerte Volumen des Fühlers 14 zieht eineIf the temperature of part 24 increases, the volume of sensor 14 increases biegen der Übergangsstellen 30, 30 aufeinander zu. 35 Flüssigkeitsmenge aus der Membrandose 10 herausbend the transition points 30, 30 towards one another. 35 Amount of liquid out of the diaphragm box 10 Eine Zunahme der Temperatur des Teils 26 jedoch und diese dadurch zusammen. Damit wird der ZustandAn increase in the temperature of the part 26, however, and these together. This becomes the state hat das Bestreben, die Stellen 30, 30 wieder aufzu- geringerer Ausdehnung der Flüssigkeit in den Fühlerendeavors to reduce the expansion of the liquid into the sensor at the points 30, 30 again biegen. 14 vorweggenommen.to bend. 14 anticipated. Die Auskehlung 28 ist mit einem elastischen Isolier- Da sich die Flüssigkeit im Innern des Fühlers 14 stoff 32 gefüllt, der leicht seine Form ändert. Die 4° allmählich abkühlt und zusammenzieht, wird der kon-Isolation 32 wirkt so, daß die Wärmezufuhr zu dem kave Teil 26 der Wandung durch die Temperatur-Teil 26 verzögert wird. Ihr Zweck wird aus der nun verringerung so beeinflußt, daß er der Einstellung folgenden Beschreibung der Wirkungsweise deutlich durch den konvexen Teil 24 der Wandung entgegenwerden, wirkt. Der Fühler 14 kehrt zu seiner ursprünglichenThe groove 28 is provided with an elastic insulating Since the liquid is inside the sensor 14 stuff 32 filled, which changes its shape slightly. The 4 ° gradually cools down and contracts, becomes the con-isolation 32 acts so that the heat supply to the cave part 26 of the wall through the temperature part 26 is delayed. Your purpose is so influenced by the now reduction that it is the setting The following description of the mode of operation can be clearly seen through the convex part 24 of the wall, works. The feeler 14 returns to its original one Es wird zunächst angenommen, daß die Temperatur 45 Form und seinem Volumen zurück, bei dem der Zudes Mediums zunimmt. Da der Teil 26 durch das stand der Flüssigkeit den Arbeitspunkt der Membran-Material 32 isoliert ist, wird er von der Temperatur- dose festlegt.It is initially assumed that the temperature has returned to its shape and volume at which the zuudes Medium increases. Since the part 26 stood through the liquid the working point of the membrane material 32 is insulated, it is determined by the temperature box. zunähme nicht beeinflußt, bis die Wärme durch die Die Wirkung der Vorwegnahme des Temperaturkonvexe Wandung 24 und die Flüssigkeit im Innern einflusses auf den Fühler 14 kann dadurch beseitigt des Fühlers 14 zu der Wand 26 fließt. Auf diese Weise 5° werden, daß der Isolierstoff 32 aus der Auskehlung verhindert die Isolierung 32, daß die erhöhte Tempe- 28 entfernt wird. Bei diesem Zustand werden beide ratur die Bimetallwand 26 beeinflußt, bis die Flüssig- Wandungsteile unmittelbar durch eine Temperaturkeit im Innern der Kammer 23 auf die vergrößerte änderung beeinflußt, und sie wirken dahingehend, daß Temperatur aufgeheizt ist. sie das Volumen des Fühlers 14 konstant halten, un-The effect of anticipating the temperature convex wall 24 and the liquid inside the influence on the sensor 14 can thereby be eliminated of the sensor 14 to the wall 26 flows. In this way 5 ° that the insulating material 32 from the groove the insulation 32 prevents the elevated temperature 28 from being removed. In this state both will Temperature affects the bimetal wall 26 until the liquid wall parts are directly affected by a temperature influenced in the interior of the chamber 23 on the enlarged change, and they act to the effect that Temperature is heated up. they keep the volume of the sensor 14 constant, un- Der konvexe Teil 24 dagegen ist unmittelbar der 55 abhängig von Temperaturänderungen am Fühler 14.The convex part 24, on the other hand, is directly dependent on the 55 depending on temperature changes at the sensor 14. Temperaturzunahme ausgesetzt, und er krümmt sich Dabei tritt die Vorhaltwirkung, welche durch Ver-Exposed to an increase in temperature, and it bends. sofort in Abhängigkeit von seiner Aufheizung und wendung des Isolierstoffes 32 erzielt wird, nicht auf. bewirkt ein Umbiegen der Stellen 30, 30 aufeinander
zu in eine neue Stellung. Es ist zu erkennen, daßis achieved immediately depending on its heating and application of the insulating material 32, not on. causes the points 30, 30 to bend over one another
to in a new position. It can be seen that durch dieses Biegen der Stellen 30, 30 die Quer- 60 Patentansprüche =
schnittsflache des r uhlers 14 verringert wird und damit das Volumen der Kammer 23 und der Flüssigkeitby this bending of the points 30, 30 the transverse 60 patent claims =
The sectional area of the r uhlers 14 is reduced and thus the volume of the chamber 23 and the liquid in ihrem Innern. Diese sich ergebende Volumenver- 1. Als Temperaturfühler dienender, mit Druck-inside of them. This resulting volume ratio 1. Serving as a temperature sensor, with pressure ringerung des Fühlers 14 bewirkt, daß Flüssigkeit in mittel gefüllter Kolben, an den ein Ausdehnungs-reduction of the sensor 14 causes liquid in medium-filled pistons to which an expansion die Membrandose 10 strömt und das mit dem Stößel 65 körper als Meß- oder Stellwerk über eine Kapillar-the diaphragm box 10 flows and the body with the plunger 65 as a measuring or interlocking via a capillary 10 verbundene Stellglied betätigt wird. röhre angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,10 connected actuator is operated. tube is connected, characterized Die oben beschriebene Wirkung des Bimetallteiles daß die Wand des Kolbens (14) aus Bimetall her-The above-described effect of the bimetal part that the wall of the piston (14) is made of bimetal 24 tritt unmittelbar nach Zunahme der Temperatur gestellt und derart eingebogen ist, daß der Kolben24 occurs immediately after the temperature rises and is bent in such a way that the piston ein, noch bevor die Hauptmasse der Flüssigkeit im einen konvex und einen konkav gekrümmten Teila, even before the main mass of the liquid in a convex and a concave curved part Innern der Kammer 23 durch die Temperaturzunahme 70 aufweist, und daß die die Außenfläche des KolbensInside the chamber 23 by the temperature increase 70, and that the the outer surface of the piston bildende Bimetallhälfte den größeren Ausdehnungskoeffizienten hat.forming bimetal half has the greater coefficient of expansion. 2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konkave Teil des Kolbens von einem isolierenden Stoff im wesentlichen ausgefüllt ist.2. Piston according to claim 1, characterized in that the concave part of the piston of is essentially filled with an insulating material. 3. Kolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Stoff biegsam ist.3. Piston according to claim 2, characterized in that the insulating material is flexible. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 834 782.Documents considered: German Patent No. 834 782. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE834782C (en) * 1950-06-06 1952-03-24 Kromschroeder Ag G Temperature sensor with liquid filling

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DE834782C (en) * 1950-06-06 1952-03-24 Kromschroeder Ag G Temperature sensor with liquid filling

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